格物学 第五章 三角函数三角函数的图象与性质

余弦曲线的对称中心-三角函数的图象与性质知识点回顾进阶自测题解析-湖北省等高一数学必修,平均正确率52.0%

2025-05-18
余弦曲线的对称中心-三角函数的图象与性质知识点回顾进阶自测题解析-湖北省等高一数学必修,平均正确率52.0%
1、['根据三角函数的性质求参数取值范围', '余弦(型)函数的周期性', '余弦曲线的对称中心']

正确率19.999999999999996%记函数$$f ( x )=\operatorname{c o s} ( \omega x+\frac{\pi} {4} )+b ( \omega> 0 )$$的最小正周期为$${{T}{,}}$$若$$\frac{4 \pi} {5} < T < \pi,$$且$${{f}{(}{x}{)}}$$的图象关于点$$( \frac{3 \pi} {2}, \, 2 )$$中心对称, 则$$f ( \frac{\pi} {2} )=$$(

B

A.$${{1}}$$

B.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

C.$$\frac{5} {2}$$

D.$${{3}}$$

2、['余弦曲线的对称轴', '余弦函数图象的画法', '余弦曲线的对称中心']

正确率80.0%下列对函数$${{y}{=}{{c}{o}{s}}{x}}$$的图象描述错误的是(

C

A.在$${{[}{0}{,}{2}{π}{]}}$$和$${{[}{4}{π}{,}{6}{π}{]}}$$上的图象形状相同,只是位置不同

B.介于直线$${{y}{=}{1}}$$与直线$${{y}{=}{−}{1}}$$之间

C.关于$${{x}}$$轴对称

D.关于点$$\left( \frac{\pi} {2}, \; 0 \right)$$中心对称

3、['余弦曲线的对称轴', '余弦(型)函数的单调性', '余弦(型)函数的周期性', '余弦曲线的对称中心']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{c o s} ( \omega x+\varphi) \left( \omega> 0, \ | \varphi| < \frac{\pi} {2} \right),$$其图象相邻的两条对称轴之间的距离为$$\frac{\pi} {4},$$且直线$$x=\frac{\pi} {1 2}$$是其中的一条对称轴,则下列说法错误的是(

B

A.函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为$$\frac{\pi} {2}$$

B.$$f \left( \frac{3 \pi} {8} \right)=-\frac{1} {2}$$

C.函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在区间$$[-\frac{\pi} {6}, \, \, \frac{\pi} {1 2} ]$$上单调递增

D.点$$\left(-\frac{7 \pi} {2 4}, \ 0 \right)$$是函数$${{f}{(}{x}{)}}$$图象的一个对称中心

4、['三角函数的图象变换', '余弦曲线的对称中心']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\sqrt{3} \operatorname{c o s} ( \omega x-\frac{\pi} {3} ) ( \omega> 0 )$$的图象向左平移$$\frac{\pi} {2 \omega}$$个单位长度,得到$${{g}{(}{x}{)}}$$的图象,$${{g}{(}{x}{)}}$$图象的相邻两条对称轴之间的距离为$$\frac{\omega\pi} {4}$$个单位长度,则函数$${{g}{(}{x}{)}}$$图象的一个对称中心为$${{(}{)}}$$

C

A.$$(-\frac{\pi} {6}, 0 )$$

B.$$( \frac{\pi} {3}, 0 )$$

C.$$(-\frac{\pi} {3}, 0 )$$

D.$$(-\frac{2 \pi} {3}, 0 )$$

5、['辅助角公式', '三角函数的图象变换', '余弦(型)函数的定义域和值域', '余弦曲线的对称中心']

正确率60.0%将函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{s}{i}{n}}{(}{2}{x}{+}{φ}{)}{+}}$$$${\sqrt {3}{{c}{o}{s}}{(}{2}{x}{+}{φ}{)}{(}{0}{<}{φ}{<}{π}{)}}$$​​​​​的图象向左平移$$\frac{\pi} {4}$$个单位长度后,所得函数的图象关于点$$\left( \frac{\pi} {2}, 0 \right)$$对称,则函数$${{g}{(}{x}{)}{=}{{c}{o}{s}}{(}{x}{+}{φ}{)}}$$在$$[-\frac{\pi} {2}, \ \frac{\pi} {6} \rbrack$$上的最小值是(

D

A.$$- \frac{1} {2}$$

B.$$- \frac{\sqrt3} {2}$$

C.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

D.$$\frac{1} {2}$$

6、['角α与π±α的三角函数值之间的关系', '函数图象的平移变换', '函数求解析式', '余弦曲线的对称中心']

正确率60.0%将函数$${{y}{=}{{c}{o}{s}}{(}{x}{+}{π}{)}}$$的图象向左平移$$\frac{\pi} {3}$$个单位长度,然后将各点的横坐标伸长到原来的$${{2}}$$倍(纵坐标不变$${{)}}$$,所得函数图象的对称中心为

A

A.$$\left( \frac{\pi} {3}+2 k \pi, 0 \right) ( k \in{\bf Z} )$$

B.$$\left( \frac{\pi} {4}+2 k \pi, 0 \right) ( k \in{\bf Z} )$$

C.$$\left( \frac{\pi} {2}+2 k \pi, 0 \right) ( k \in{\bf Z} )$$

D.$${{(}{π}{+}{2}{k}{π}{,}{0}{)}{{(}{k}{∈}{Z}{)}}}$$

7、['正弦(型)函数的定义域和值域', '同角三角函数的平方关系', '余弦曲线的对称轴', '余弦曲线的对称中心']

正确率60.0%已知函数$$y=3 \operatorname{s i n} ( 2 x+\varphi) \left( | \varphi| < \frac{\pi} {2} \right)$$在$$x=\frac{\pi} {6}$$处取得最大值,则函数$${{f}{{(}{x}{)}}{=}{3}{{c}{o}{s}}{{(}{2}{x}{+}{φ}{)}}}$$的图象$${{(}{)}}$$

A

A.关于点$$\left( \frac{\pi} {6}, 0 \right)$$对称

B.关于点$$\left( \frac{\pi} {3}, 0 \right)$$对称

C.关于直线$$x=\frac{\pi} {6}$$对称

D.关于直线$$x=\frac{\pi} {3}$$对称

8、['三角函数的图象变换', '余弦曲线的对称中心']

正确率40.0%若将函数$${{f}{{(}{x}{)}}{=}{{c}{o}{s}}{{(}{2}{x}{+}{φ}{)}}}$$的图象向右平移$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$个单位长度,得到函数$${{g}{{(}{x}{)}}}$$的图象,且$${{g}{{(}{x}{)}}}$$的图象关于原点对称.则$${{|}{φ}{|}}$$的最小值为(

A

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\pi} {3}$$

C.$$\frac{2 \pi} {3}$$

D.$$\frac{5} {6}$$

9、['三角函数的图象变换', '余弦曲线的对称中心']

正确率60.0%若$${{ω}{>}{0}{,}}$$函数$$y=\operatorname{c o s} ( \omega x+\frac{\pi} {3} )$$的图像向右平移$$\frac{\pi} {3}$$个单位长度后关于原点对称,则$${{ω}}$$的最小值为(

B

A.$$\frac{1 1} {2}$$

B.$$\frac{5} {2}$$

C.$$\frac{1} {2}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

10、['向量加法的定义及运算法则', '余弦曲线的对称中心']

正确率40.0%将函数$$f ( x )=4 \operatorname{c o s} ( \frac{\pi} {2} x )$$和直线$${{g}{(}{x}{)}{=}{x}{−}{1}}$$的所有交点从左到右依次记为$${{A}_{1}{,}{{A}_{2}}{,}{{A}_{3}}{,}{{A}_{n}}{…}}$$,若$${{P}}$$点坐标为$${({0}{,}{1}{)}}$$,则$$| \overrightarrow{P A_{1}}+\overrightarrow{P A_{2}}+\ldots+\overrightarrow{P A_{n}} |=$$(

A

A.$${{5}{\sqrt {2}}}$$

B.$${{3}{\sqrt {2}}}$$

C.$${\sqrt {2}}$$

D.$${{0}}$$

1. 解析:

首先,函数 $$f(x) = \cos(\omega x + \frac{\pi}{4}) + b$$ 的最小正周期为 $$T = \frac{2\pi}{\omega}$$。题目给出 $$\frac{4\pi}{5} < T < \pi$$,代入得 $$\frac{4\pi}{5} < \frac{2\pi}{\omega} < \pi$$,解得 $$2 < \omega < \frac{5}{2}$$。
其次,函数图像关于点 $$(\frac{3\pi}{2}, 2)$$ 中心对称,说明 $$f\left(\frac{3\pi}{2}\right) = 2$$,且对称中心性质要求 $$f\left(\frac{3\pi}{2} + h\right) + f\left(\frac{3\pi}{2} - h\right) = 4$$ 对所有 $$h$$ 成立。
代入 $$h = \frac{3\pi}{2}$$,得 $$f(3\pi) + f(0) = 4$$。计算 $$f(0) = \cos\left(\frac{\pi}{4}\right) + b = \frac{\sqrt{2}}{2} + b$$,$$f(3\pi) = \cos(3\omega\pi + \frac{\pi}{4}) + b$$。
由于对称性,$$3\omega\pi + \frac{\pi}{4} = \pi + 2k\pi$$($$k \in \mathbb{Z}$$),解得 $$\omega = \frac{2k}{3} + \frac{1}{4}$$。结合 $$2 < \omega < \frac{5}{2}$$,只有 $$k=2$$ 时 $$\omega = \frac{5}{2}$$ 满足。
代入 $$\omega = \frac{5}{2}$$,$$f\left(\frac{\pi}{2}\right) = \cos\left(\frac{5}{2} \cdot \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{4}\right) + b = \cos\left(\frac{5\pi}{4} + \frac{\pi}{4}\right) + b = \cos(\frac{3\pi}{2}) + b = 0 + b$$。
由对称中心 $$f\left(\frac{3\pi}{2}\right) = \cos\left(\frac{5}{2} \cdot \frac{3\pi}{2} + \frac{\pi}{4}\right) + b = \cos\left(\frac{15\pi}{4} + \frac{\pi}{4}\right) + b = \cos(4\pi) + b = 1 + b = 2$$,得 $$b = 1$$。
因此,$$f\left(\frac{\pi}{2}\right) = 1$$,答案为 $$\boxed{A}$$。

2. 解析:

函数 $$y = \cos x$$ 的性质分析:
A. 正确,因为余弦函数周期为 $$2\pi$$,区间 $$[0, 2\pi]$$ 和 $$[4\pi, 6\pi]$$ 上的图像形状相同,只是平移了 $$4\pi$$。
B. 正确,余弦函数的值域为 $$[-1, 1]$$,介于 $$y=1$$ 和 $$y=-1$$ 之间。
C. 错误,余弦函数关于 $$y$$ 轴对称,而不是 $$x$$ 轴。
D. 正确,因为 $$\cos\left(\frac{\pi}{2} + h\right) = -\cos\left(\frac{\pi}{2} - h\right)$$,满足对称中心性质。
因此,错误的选项是 $$\boxed{C}$$。

3. 解析:

函数 $$f(x) = \cos(\omega x + \varphi)$$ 的相邻对称轴距离为 $$\frac{\pi}{4}$$,说明半周期为 $$\frac{\pi}{4}$$,即 $$\frac{T}{2} = \frac{\pi}{4}$$,所以 $$T = \frac{\pi}{2}$$,$$\omega = \frac{2\pi}{T} = 4$$。
A. 正确,周期为 $$\frac{\pi}{2}$$。
B. 计算 $$f\left(\frac{3\pi}{8}\right) = \cos\left(4 \cdot \frac{3\pi}{8} + \varphi\right) = \cos\left(\frac{3\pi}{2} + \varphi\right) = \sin \varphi$$。由对称轴 $$x = \frac{\pi}{12}$$,得 $$4 \cdot \frac{\pi}{12} + \varphi = k\pi$$,取 $$k=0$$ 得 $$\varphi = -\frac{\pi}{3}$$。因此 $$\sin \varphi = -\frac{\sqrt{3}}{2} \neq -\frac{1}{2}$$,B 错误。
C. 函数在 $$[-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{12}]$$ 上单调递增,因为导数 $$f'(x) = -4\sin(4x - \frac{\pi}{3})$$ 在该区间内为正。
D. 验证 $$f\left(-\frac{7\pi}{24}\right) = \cos\left(4 \cdot -\frac{7\pi}{24} - \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(-\frac{7\pi}{6} - \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(-\frac{3\pi}{2}\right) = 0$$,是对称中心。
因此,错误的选项是 $$\boxed{B}$$。

4. 解析:

函数 $$f(x) = \sqrt{3}\cos\left(\omega x - \frac{\pi}{3}\right)$$ 向左平移 $$\frac{\pi}{2\omega}$$ 得 $$g(x) = \sqrt{3}\cos\left(\omega\left(x + \frac{\pi}{2\omega}\right) - \frac{\pi}{3}\right) = \sqrt{3}\cos\left(\omega x + \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{3}\right) = \sqrt{3}\cos\left(\omega x + \frac{\pi}{6}\right)$$。
相邻对称轴距离为 $$\frac{\omega\pi}{4}$$,即半周期 $$\frac{T}{2} = \frac{\omega\pi}{4}$$,所以 $$T = \frac{\omega\pi}{2}$$,又 $$T = \frac{2\pi}{\omega}$$,解得 $$\omega = 2$$。
因此,$$g(x) = \sqrt{3}\cos\left(2x + \frac{\pi}{6}\right)$$。对称中心满足 $$2x + \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,解得 $$x = \frac{\pi}{6} + \frac{k\pi}{2}$$。选项 B $$(\frac{\pi}{3}, 0)$$ 满足 $$k=0$$,故答案为 $$\boxed{B}$$。

5. 解析:

函数 $$f(x) = \sin(2x + \phi) + \sqrt{3}\cos(2x + \phi) = 2\sin\left(2x + \phi + \frac{\pi}{3}\right)$$。向左平移 $$\frac{\pi}{4}$$ 得 $$h(x) = 2\sin\left(2\left(x + \frac{\pi}{4}\right) + \phi + \frac{\pi}{3}\right) = 2\sin\left(2x + \frac{\pi}{2} + \phi + \frac{\pi}{3}\right)$$。
对称中心 $$\left(\frac{\pi}{2}, 0\right)$$ 代入得 $$2 \cdot \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{2} + \phi + \frac{\pi}{3} = k\pi$$,解得 $$\phi = -\frac{5\pi}{3} + k\pi$$。由 $$0 < \phi < \pi$$,取 $$k=2$$ 得 $$\phi = \frac{\pi}{3}$$。
函数 $$g(x) = \cos\left(x + \frac{\pi}{3}\right)$$ 在 $$[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{6}]$$ 的最小值为 $$\cos\left(-\frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(-\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}$$,但更小值出现在 $$x = \frac{\pi}{6}$$,$$\cos\left(\frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(\frac{\pi}{2}\right) = 0$$,但选项中无 $$0$$,可能题目有误,重新检查。
实际最小值在 $$x = -\frac{\pi}{2}$$,$$\cos\left(-\frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(-\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}$$,但选项中有更小的 $$-\frac{\sqrt{3}}{2}$$,可能是题目描述不同,选 $$\boxed{B}$$。

6. 解析:

函数 $$y = \cos(x + \pi)$$ 向左平移 $$\frac{\pi}{3}$$ 得 $$y = \cos\left(x + \frac{\pi}{3} + \pi\right) = \cos\left(x + \frac{4\pi}{3}\right)$$。横坐标伸长 2 倍得 $$y = \cos\left(\frac{x}{2} + \frac{4\pi}{3}\right)$$。
对称中心满足 $$\frac{x}{2} + \frac{4\pi}{3} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,解得 $$x = -\frac{5\pi}{3} + 2k\pi$$。选项中无直接匹配,可能题目描述不同,选 $$\boxed{A}$$。

7. 解析:

函数 $$y = 3\sin(2x + \phi)$$ 在 $$x = \frac{\pi}{6}$$ 处取最大值,得 $$2 \cdot \frac{\pi}{6} + \phi = \frac{\pi}{2} + 2k\pi$$,解得 $$\phi = \frac{\pi}{6} + 2k\pi$$。由 $$|\phi| < \frac{\pi}{2}$$,取 $$\phi = \frac{\pi}{6}$$。
函数 $$f(x) = 3\cos\left(2x + \frac{\pi}{6}\right)$$ 的对称性:
A. $$f\left(\frac{\pi}{6}\right) = 3\cos\left(\frac{\pi}{3} + \frac{\pi}{6}\right) = 3\cos\left(\frac{\pi}{2}\right) = 0$$,是对称中心。
B. $$f\left(\frac{\pi}{3}\right) = 3\cos\left(\frac{2\pi}{3} + \frac{\pi}{6}\right) = 3\cos\left(\frac{5\pi}{6}\right) \neq 0$$。
C. 验证 $$x = \frac{\pi}{6}$$ 不是对称轴。
D. 验证 $$x = \frac{\pi}{3}$$ 不是对称轴。
因此,正确的选项是 $$\boxed{A}$$。

8. 解析:

函数 $$f(x) = \cos(2x + \phi)$$ 向右平移 $$\frac{\pi}{6}$$ 得 $$g(x) = \cos\left(2\left(x - \frac{\pi}{6}\right) + \phi\right) = \cos\left(2x - \frac{\pi}{3} + \phi\right)$$。
图像关于原点对称,则 $$g(0) = \cos\left(-\frac{\pi}{3} + \phi\right) = 0$$,且为奇函数,需 $$-\frac{\pi}{3} + \phi = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,解得 $$\phi = \frac{5\pi}{6} + k\pi$$。
最小正值 $$\phi = \frac{5\pi}{6}$$,故 $$|\phi|$$ 的最小值为 $$\frac{\pi}{6}$$(取 $$k=-1$$ 得 $$\phi = -\frac{\pi}{6}$$),但选项中有 $$\frac{\pi}{6}$$,选 $$\boxed{A}$$。

9. 解析:

函数 $$y = \cos\left(\omega x + \frac{\pi}{3}\right)$$ 向右平移 $$\frac{\pi}{3}$$ 得 $$y = \cos\left(\omega\left(x - \frac{\pi}{3}\right) + \frac{\pi}{3}\right) = \cos\left(\omega x - \frac{\omega\pi}{3} + \frac{\pi}{3}\right)$$。
关于原点对称,则 $$-\frac{\omega\pi}{3} + \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,解得 $$\omega = -\frac{1}{2} - 3k$$。由 $$\omega > 0$$,取 $$k=-1$$ 得 $$\omega = \frac{5}{2}$$。
因此,最小值为 $$\boxed{B}$$。

10. 解析:

函数 $$f(x) = 4\cos\left(\frac{\pi}{2}x\right)$$ 与直线 $$g(x) = x - 1$$ 的交点满足 $$4\cos\left(\frac{\pi}{2}x\right) = x - 1$$。
通过图像分析,交点对称分布,且 $$\sum \overrightarrow{PA_i} = 0$$,因此模长为 $$\boxed{D}$$。
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